JP2012104619A - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサの低抵抗化、接続構造の堅牢化とともに、接続工程の簡略化を図る。
【解決手段】コンデンサ素子（４）の電極（陽極体６０、陰極体８０）から前記コンデンサ素子の素子端面（５）に導出された電極張出し部（陽極部６、陰極部８）に接続された集電板（陽極集電板１２、陰極集電板１６）と、前記コンデンサ素子を収容する外装ケース（２０）の封口体（２２）に設置された外部端子（陽極端子１０、陰極端子１４）と、前記集電板と前記外部端子との間に設置され、前記外部端子に接続されるとともに前記集電板に接続された接続板（１３、１７）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ素子と、コンデンサ素子の外装部材を封口する封口部材にある外部端子との間の接続技術に関し、例えば、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ及びその製造方法に関する。

電気二重層コンデンサ又は電解コンデンサでは、素子と外部端子とを電気的に接続することが必要である。この電気的な接続により、素子側の内部抵抗の低減や、接続部分の接触抵抗を低減させる対策が施されている。

このような電気的接続に関し、素子の端面に集電端子を設けること（例えば、特許文献１）、巻回素子の一方の端面に陽極集電板、他方の端面に陰極集電板を設けること（例えば、特許文献２）、巻回素子の端面に露出した集電箔を覆って集電板を備え、集電板と集電箔とを溶接接続すること（例えば、特許文献３）、また、集電板を外装ケースと素子との接続や外部端子との接続に用いること（例えば、特許文献４）が知られている。

特開平１１−２１９８５７公報 特開２００１−０６８３７９公報 特開２００７−３３５１５６公報 特開２０１０−０９３１７８公報

ところで、巻回型素子の各端面に集電体を備える構成では、巻回素子を外装する外装部材に陽極側及び陰極側の外部端子を隣接して設置した場合には、各外部端子と集電体との間に接続距離を確保する必要がある。また、巻回型素子では、内側部分と外側部分との間で内部抵抗の分布が異なるため、その対策が必要となり、素子と集電体との接続に注意を払う必要がある。また、集電体を用いた構造では素子の内部抵抗を低減できるが、外部端子と素子との間に介在する集電体に製造途上で加わる応力によっては接続の信頼性低下や接続抵抗が大きくなる場合がある。

斯かる要求や課題について、特許文献１〜４にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、コンデンサの低抵抗化、接続構造の堅牢化とともに、接続工程の簡略化を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子の電極から前記コンデンサ素子の素子端面に導出された電極張出し部に接続された集電板と、前記コンデンサ素子を収容する外装ケースの封口体に設置された外部端子と、前記集電板と前記外部端子との間に設置され、前記外部端子に接続されるとともに前記集電板に接続された接続板とを備えている。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記電極張出し部と前記集電板の接続、前記外部端子と前記接続板の接続、前記接続板と前記集電板の接続の何れか又は２以上は溶接によって接続されてもよい。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記接続板は前記外部端子の接続を位置決めする位置決め部を備えてもよい。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記電極張出し部に接続された前記集電板、前記外部端子に接続された前記接続板のそれぞれの側面部に溶接接続面を備えてもよい。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子の電極から前記コンデンサ素子の素子端面に導出された電極張出し部に集電板を接続する工程と、前記コンデンサ素子を収容する外装ケースの封口体に設置された外部端子に接続板を接続する工程と、前記集電板と前記接続板とを接続する工程とを含んでいる。

本発明のコンデンサ又はその製造方法によれば、次の何れかの効果が得られる。

(1) コンデンサ素子の素子端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板及び接続板を備えて接続したので、コンデンサ素子の低抵抗化を図ることができる。

(2) コンデンサ素子の素子端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板及び接続板を備えた接続構造であるから、陽極端子部材と陽極部、陰極端子部材と陰極部との接続構造を堅牢化できる。

(3) 上記構造により、集電板及び接続板を介在させて陽極端子部材と陽極部又は陰極端子部材と陰極部との接続が簡易化でき、接続工程の簡略化を図ることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す断面図である。 電気二重層コンデンサを示す分解斜視図である。 第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。 コンデンサ素子の一例を示す分解斜視図である。 コンデンサ素子の電極部の成形前及び成形後を示す図である。 集電板の一例を示す図である。 集電板とコンデンサ素子の接続を示す図である。 外装端子と接続板の接続を示す図である。 集電板と接続板の接続を示す図である。 第３の実施の形態に係る接続板と集電板の接続の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係る外部端子、接続板及び集電板との接続及び位置決めを示す図である。 第５の実施の形態に係る外部端子と接続板の位置決め構造の一例を示す図である。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態は、コンデンサ素子側に接続される集電板と、封口側にある外部端子との間に接続板を備え、この接続板を媒介として集電板と外部端子とを接続した電気二重層コンデンサを示している。

この電気二重層コンデンサについて、図１及び図２を参照する。図１は電気二重層コンデンサの一例を示し、図２は電気二重層コンデンサの各部材を示している。

この電気二重層コンデンサ２は、本発明のコンデンサの一例であって、図１に示すように、この電気二重層コンデンサ２には、コンデンサ素子４の同一の素子端面５に陽極部６と陰極部８が形成されている。陽極部６には陽極端子１０が陽極集電板１２及び接続板１３を介して接続され、陰極部８には陰極端子１４が陰極集電板１６及び接続板１７を介して接続されている。これらの接続には例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接が用いられ、溶接接続部１８で溶接されている。また、陽極端子１０及び陰極端子１４は外部接続のための端子部材であって、陽極端子１０は陽極側の外部端子の一例、陰極端子１４は陰極側の外部端子の一例である。

コンデンサ素子４は円筒体であって、一方の素子端面５より、陽極体６０（図４）を引き出して陽極部６が形成され、陰極体８０（図４）を引き出して陰極部８が形成されている。また、コンデンサ素子４の周囲には保持テープ１９が巻回され、陽極体６０や陰極体８０の巻き戻りが防止されている。

コンデンサ素子４の外装部材として外装ケース２０及び封口板２２が備えられ、外装ケース２０は例えばアルミニウム等の成形性のある金属材料からなる成形体である。封口板２２は外装ケース２０の開口部３０を閉止し、空間部２４の気密性を保持する手段であるとともに、陽極端子１０及び陰極端子１４を固定する固定部材であり、コンデンサ素子４の支持部材を構成する。この実施の形態では、封口板２２にベース部２６と、封止部２８とが備えられる。ベース部２６は絶縁材料である例えば、合成樹脂で形成され、陽極端子１０及び陰極端子１４が固定されるとともに、絶縁されている。封止部２８は密閉性の高い材料例えば、ゴム環で構成されている。

この封口板２２は、外装ケース２０の開口部３０（図２）に挿入されるとともに、開口部３０側の中途部に形成された加締め段部３２に位置決めされている。外装ケース２０の開口端部３４は、カーリング処理により加締められ、封止部２８に食い込ませられている。これにより、外装ケース２０が強固に封止されている。そして、封口板２２のベース部２６には、透孔３６が形成されるとともに、薄ゴムからなる圧力開放機構３８が形成されている。

そして、コンデンサ素子４と、封口板２２の陽極端子１０、陰極端子１４との間には、陽極集電板１２、陰極集電板１６とともに、接続板１３、１７が備えられている。陽極集電板１２、陰極集電板１６は、コンデンサ素子４の陽極部６、陰極部８の形状に対応して屈曲させたほぼ半円形の集電板であって、陽極集電板１２側には円弧状の接続部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、陰極集電板１６側には同様に、円弧状の接続部１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが形成されている。接続部１２Ａは、他の接続部１２Ｂ、１２Ｃと段部３９を設けて突出した平坦面であり、同様に、接続部１６Ａは、他の接続部１６Ｂ、１６Ｃと段部３９を設けて突出した平坦面である。そして、各接続板１３、１７の間には、陽極部６と陰極部８との間に形成された絶縁間隔４０に対応した間隔４２が設定されている。陽極集電板１２、陰極集電板１６の側面には、対応する接続板１３、１７との溶接接続部１８となる平坦な接続面部４４が形成されている。

また、接続板１３、１７は、封口板２２と、陽極側集電板１２及び陰極側集電板１６との間に設置される接続部材又は端子部材であって、陽極側集電板１２及び陰極側集電板１６と同様に、ほぼ半円形である。接続板１３の上面には陽極端子１０の端面形状に対応する凹部４６が形成され、同様に、接続板１７の上面には陰極端子１４の端面形状に対応する凹部４６が形成されている。この実施の形態では、陽極端子１０及び陰極端子１４の端面形状が円形であることから、凹部４６は、陽極端子１０及び陰極端子１４を挿入させて位置決めする円形凹部である。そして、接続板１３、１７の側面には、対応する陽極側集電板１２、陰極側集電板１６の接続面部４４に一致する平坦な接続面部４８が形成されている。

従って、コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６、陰極部８が引き出されて成形され、陽極部６と陽極端子１０との間に陽極集電板１２及び接続板１３を介在させて接続され、陰極部８と陰極端子１４との間に陰極集電板１６及び接続板１７を介在させて接続されている。接続には例えば、レーザ溶接が用いられ、接続板１３、１７と陽極端子１０又は陰極端子１４との溶接は接続板１３、１７の裏面側から行われ、また、コンデンサ素子４と陽極集電板１２、陰極集電板１６との溶接は陽極集電板１２又は陰極集電板１６の上面側から行われている。そして、陽極集電板１２と接続板１３、陰極集電板１６と接続板１７との溶接は接続面部４４、４８を用いて行われている。

この実施の形態では、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面には、絶縁手段２１（図１）が設置されている。この絶縁手段２１によってコンデンサ素子２と外装ケース２０との絶縁が図られる。この絶縁手段２１は例えば、絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁材料を用いればよい。

この電気二重層コンデンサ２の特徴事項及び利点を以下に列挙する。

(1) コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６、陰極部８が引き出され、陽極部６と陽極端子１０との間に陽極集電板１２及び接続板１３を介在させて接続し、陰極部８と陰極端子１４との間に陰極集電板１６及び接続板１７を介在させて接続している。

(2) このようにコンデンサ素子４側に陽極集電板１２及び陰極集電板１６を接続し、外部端子側に接続板１３、１７を接続し、これら陽極集電板１２、陰極集電板１６と、接続板１３、１７とを接続する構成では、コンデンサ素子４側の接続と、外部端子側の接続とを別個に行い、両者を接続してコンデンサ素子４に外部端子を接続するので、接続工程の独立化とともに、陽極集電板１２及び陰極集電板１６と、接続板１３、１７との接続により、コンデンサ素子４の低抵抗化を図ることができる。

(3) コンデンサ素子４の素子端面５に引き出された陽極部６、陰極部８と、外部端子との間に陽極集電板１２、陰極集電板１６及び接続板１３、１７を備えた接続構造であるから、陽極端子部材と陽極部、陰極端子部材と陰極部との接続構造を堅牢化できる。

〔第２の実施の形態〕

第２の実施の形態は既述の電気二重層コンデンサ２の製造方法について開示する。

この電気二重層コンデンサ２の製造方法について、図３、図４、図５、図６、図７、図８及び図９を参照する。図３は電気二重層コンデンサの製造工程の一例、図４はコンデンサ素子の巻回工程の一例、図５は電極部の成形工程の一例、図６は集電板の一例、図７は接続工程の一例、図８は接続板の一例及び外部端子と接続板の接続の一例、図９は接続板と集電板の接続の一例を示している。

この製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、この製造工程には、図３に示すように、コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）、電極部の成形工程（ステップＳ１２）、第１の接続工程（ステップＳ１３）、第２の接続工程（ステップＳ１４）、第３の接続工程（ステップＳ１５）、電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１６）が含まれる。

(1) コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）

このコンデンサ素子４の形成工程では、図示しない巻軸を用いることにより、図４に示すように、陽極体６０及び陰極体８０が、これらの間にセパレータ５０、５２を介在させて巻回され、巻回素子であるコンデンサ素子４が形成される。陽極体６０及び陰極体８０にはベース材に例えば、アルミニウム箔が用いられ、このアルミニウム箔の両面に活性炭等の活物質及び結着剤等を含む分極性電極５４が形成されている。

このコンデンサ素子４の形成工程では、ベース材であるアルミニウム箔が同一幅の帯状態であって、分極性電極５４の非形成部分（未塗工部）に電極張出し部である陽極部６又は陰極部８を形成する。これら陽極部６及び陰極部８はコンデンサ素子４の半周毎に突出する幅で形成される。

このコンデンサ素子４では、同一端面側に形成された陽極部６と陰極部８との間には一定幅の絶縁間隔４０が設けられている。陽極部６は例えば、陽極体６０の基材で形成され、同様に陰極部８も陰極体８０の基材で形成されている。陽極体６０及び陰極体８０がアルミニウムで形成される場合、陽極部６及び陰極部８は、分極性電極を形成していないアルミニウム面を露出させた基材部である。

陽極部６又は陰極部８は、絶縁手段であるセパレータ５０、５２の幅Ｗより突出する形態とし、各陽極部６又は陰極部８の円弧長に対応する長さＬに形成されている。

(2) 電極部の成形工程（ステップＳ１２）

この電極部の成形工程では、図５のＡに示すように、コンデンサ素子４の素子端面５に形成された陽極部６又は陰極部８を、陽極集電板１２又は陰極集電板１６との接続前に、図５のＢに示すように、加工してコンデンサ素子４の素子端面５に密着状態に成形加工する。

コンデンサ素子４の素子端面５には図５のＡに示すように、電極張出し部を構成する陽極部６と陰極部８とが立設され、これら陽極部６と陰極部８との間には所定幅の絶縁間隔４０が設定されている。絶縁間隔４０の中心にＹ軸、このＹ軸と直交方向にＸ軸を取り、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁ 、θ₂ （＞θ₁ ）を設定して区画する。角度θ₁ でコンデンサ素子４の巻回中心部（巻芯部）５６を中心に放射状方向に複数の切込み５８を入れ、各切込み５８で区画された複数の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃが陽極部６側に形成されている。同様に、複数の陰極部８側にも複数の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃが形成されている。角度θ₁ を例えば、３３〔°〕に設定すれば、区画部６Ａ、８Ａは２θ₁ ＝６６〔°〕となり、区画部６Ａを挟んで形成された区画部６Ｂ、６Ｃ又は区画部８Ａを挟んで形成された区画部８Ｂ、８Ｃの角度θ₂ は、θ₂ ＝５７〔°〕に設定されている。

切込み５８の深さは例えば、張出し長を陽極部６と陰極部８の高さｈ₁ に設定され、陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃを中途部で屈曲させ、コンデンサ素子４の巻芯方向に押し倒して圧縮成形することにより、図５のＢに示すように、各区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃに成形される。この実施の形態では、各区画部６Ｂ、６Ｃ及び区画部８Ｂ、８Ｃが溶接部分に設定されている。そこで、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂ が各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃ より高く設定され、区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃの高さを陽極集電板１２及び陰極集電板１６の屈曲形状に対応させている。

なお、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８は、このように巻回中心部５６に向かって陽極部６及び陰極部８全体を圧縮成形することで、高さ寸法を抑制できる。この実施の形態では、陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃを圧縮形成して、安定した平坦状の接続面を形成し、その後、非接続面である区画部６Ａを圧縮成形し、各区画部間６Ａ−６Ｂ、６Ａ−６Ｃの重なりによって生じる境界部の高さ寸法を抑制している。この境界部の高さ寸法の抑制については陰極部８においても同様である。

各陽極部６及び各陰極部８の成形工程において、図４に示すように素子端面５に露出する陽極部６、陰極部８は、一定幅に折り目線８１を付し、コンデンサ素子４の巻回後、巻回中心部５６を中心にして対向方向に折り曲げられた状態で対向している。折り目線８１は、素子端面から一定の幅（０．５ｍｍ以上）の位置に形成されており、これにより陽極部６又は陰極部８の折り曲げ時に素子端面位置のセパレータ部位に加わる機械的ストレスが減少し、陽極体６０、陰極体８０の接触によるショート等を防止可能となる。なお、この折り目線はキズではなくケガキ線であって、陽極部６及び陰極部８の折り曲げ時の座屈を防止することができる。この折り目線は溝であり、断面形状は三角、四角又は湾曲（Ｒ）であってもよい。この折り目線の形成には例えば、プレス、レーザ、切削等の方法を用いればよい。折り目線８１は図４に示すように１本であってもよいが、陽極部６又は陰極部８の幅に応じて複数本としてもよい。折り目線８１の形成面部は、陽極部６又は陰極部８の片面でもよいが、両面であってもよい。一例としての折り目線８１は、素子端面の巻回中心部５６に対向する面が谷折りになるように形成されている。

(3) 第１の接続工程（ステップＳ１３）
この第１の接続工程では、コンデンサ素子４の素子端面５に形成された陽極部６に対する陽極集電板１２、陰極部８に対して陰極集電板１６の各接続が含まれる。

陽極部６に接続される陽極集電板１２、陰極部８に接続される陰極集電板１６は、図６に示すように、電極材料と同一の例えば、アルミニウム板で形成され、既述の陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ（図５）を覆い、区画部６Ｂ、６Ｃとのレーザ溶接面積を持ち、且つ陽極端子１０とのレーザ溶接面積を持つ形状及び面積を備えている。この実施の形態では、コンデンサ素子４の素子端面５の２分の１の大きさであって、絶縁間隔４０が確保される形状として、ほぼ半円形板である。

陽極集電板１２（又は陰極集電板１６）には、図６のＡに示すように、弦側中心部にコンデンサ素子４の巻回中心部５６に対応して円弧状切欠部６２が形成され、その弧側には、Ｘ軸を中心にＸ軸と直交方向に直線状に切り落とされた接続面部４４が形成されている。また、この陽極集電板１２（又は陰極集電板１６）には、図６のＢに示すように、円弧状切欠部６２を中心即ち、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁ を持って直角に屈曲させた段部３９を以て円弧状の接続部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（又は１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）が形成されている。各接続部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ（又は１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）は、それぞれ平坦面に形成され、段部３９を挟んで平行面を構成している。この実施の形態では、接続部１２Ａ（又は１６Ａ）の上面側に接続板１３が接続され、接続部１２Ｂ、１２Ｃ（又は１６Ｂ、１６Ｃ）の裏面側に陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃが接続される。

この陽極集電板１２において、接続部１２Ａの高さをｈ₄ 、陽極集電板１２の厚さをｔ、接続部１２Ａの内側の高さをｈ₅ とすると、
ｈ₅ ＝ｈ₄ −ｔ≧ｈ₂ −ｈ₃ ・・・(1)
に設定されている。従って、接続部１２Ａの内側の高さをｈ₅ は、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂ と各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃ との差分Δｈ（≧ｈ₂ −ｈ₃ ）を吸収し、陽極集電板１２が各区画部６Ｂ、６Ｃに密着し、且つ区画部６Ａを収納して設置される。なお、陽極集電板１２の厚さｔは、陽極集電板１２の接続部１２Ｂ、１２Ｃと接続部１２Ａの部位で厚さを変更することもできる。例えば、接続部１２Ａの厚みを接続部１２Ｂ、１２Ｃに比べて厚く設定（１．２倍以上）することができ、これによると陽極部６とのレーザ溶接の際に接続部１２Ｂ、１２Ｃに生じる発熱が所定厚みを有する接続部１２Ａによって吸収され、レーザ溶接の接続精度が向上する。このような構成及び他の部材との関係については、陰極集電板１６についても同様である。

次に、陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図７に示すように、コンデンサ素子４の一端面に巻回中心部５６を中心にし、且つ巻回中心部５６に円弧状切欠部６２を合わせて配置され、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔４０に対応して間隔４２が設定されている。陽極集電板１２には、接続部１２Ａの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ａ、陽極集電板１２の接続部１２Ｂ、１２Ｃの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃが位置決めされて密着させられる。そして、レーザ照射接続部６４では、コンデンサ素子４の周縁方向から巻芯方向に向かうレーザ照射により、区画部６Ｂ、６Ｃ及び接続部１２Ｂ、１２Ｃを部分的又は全面的に溶融させ、接続している。このような接続は陰極集電板１６側でも同様である。

レーザ照射の部位は、この実施の形態では、図７に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の段部３９で隔てた接続部１２Ｂ、１２Ｃ（接続部１６Ｂ、１６Ｃ）の各２箇所即ち、レーザ照射接続部６４である。この場合、図７のレーザ照射接続部６４に付した矢印〔１〕、〔２〕、〔３〕及び〔４〕で示すように、レーザ照射を行う。このレーザ照射は、シールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンデンサ素子４をシールドし、コンデンサ素子４に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避する。

〔１〕このレーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の接続部１２Ｂに照射する。

〔２〕次に、巻回中心部５６を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の接続部１６Ｂに素子中心側より、素子外周方向に向かって直線上にレーザ照射することにより、一連の動作にて溶接される。

〔３〕また、同じく、レーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の接続部１２Ｃに照射する。

〔４〕そして、巻回中心部５６を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の接続部１６Ｃに素子中心側より素子外周側に向かって直線上にレーザを照射する一連の動作にて溶接される。

このように、巻回中心部５６を隔てて直線状にレーザ照射する一連の動作にて、陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とが接続される。つまり、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６とを巻回中心部５６を隔ててコンデンサ素子４の直径方向に向かう溶接ライン（レーザ照射接続部６４）を設定して溶接するので、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６との接続のための溶接の時間短縮を図ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。なお、レーザ照射の〔１〕及び〔２〕の一連の動作を２回繰り返す。又は、レーザ照射の〔１〕ないし〔４〕の一連の動作を２回繰り返し、近傍に溶接部を配することで接続抵抗を更に低減することも可能である。レーザ照射の〔１〕及び〔２〕の一連の動作にて接続することも可能であるが、陽極集電板１２、陰極集電板１６の各接続部１２Ｂ、１２Ｃ、１６Ｂ、１６Ｃを、それぞれ素子中心側より素子外周側に向かって直線上に照射する等、個別に接続することもできる。

また、レーザ照射の〔１〕ないし〔４〕の連続動作について、同一箇所を連続してレーザ照射するのではなく、レーザ溶接を〔１〕から〔４〕で行い、その後、再び(1) から〔４〕にレーザ照射すれば、同一箇所のレーザ照射に時間間隔を設けることができ、この結果、レーザ照射箇所の冷却化を図ることができ、レーザ溶接による接続の安定化が図られる。また、同一箇所に時間間隔を設けて複数回のレーザ照射を行うことも可能であるが、１回目のレーザ溶接を〔１〕から〔４〕で行い、再びレーザ溶接を〔１〕から〔４〕で行うので、冷却間隔を取りながら、レーザ照射を連続的に行うことができ、レーザ照射による溶接時間の短縮化を図ることができる。

なお、図５に示すように、陽極部６及び陰極部８は、所定の絶縁間隔４０を設けてコンデンサ素子４の端面から導出している。陽極部６及び陰極部８には、中心方向に向かって圧縮成形した際に、陽極部６及び陰極部８が接触しない絶縁間隔４０を設定しており、このため、コンデンサ素子４の巻回中心部５６近傍（巻回中心部から２ｍｍ以内）では、陽極部６及び陰極部８が形成されていない。また、陽極部６及び陰極部８は、その形成部位が多いほど（又は面積が大きいほど）、抵抗の低減につながるため、陽極部６及び陰極部８が接触せず、また、低抵抗化が図れる絶縁間隔４０として、例えば、３〔ｍｍ〕〜１５〔ｍｍ〕を設定している。また、コンデンサ素子４の最外周では、陽極部６及び陰極部８の圧縮成形時にずれ等が生じても陽極部６及び陰極部８が外装ケース２０に接触しないように、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面に絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁手段２１を設置するとよい。この絶縁手段２１を、該陽極部６及び陰極部８に加え、陽極端子１０、陰極端子１４、陽極集電板１２、陰極集電板１６を覆うように外周に沿って設置すれば、外装ケース２０との絶縁が図られる。

(4) 第２の接続工程（ステップＳ１４）

この第２の接続工程は、接続板１３、１７と、封口板２２の外部端子である陽極端子１０、陰極端子１４との接続である。

図８は封口板２２の下面側から示している。図８のＡに示すように、接続板１３の凹部４６には陽極端子１０、接続板１７の凹部４６には陰極端子１４を対応させ、図８のＢに示すように、陽極端子１０に接続板１３、陰極端子１４に接続板１７を乗せ、各接続板１３、１７の間に絶縁間隔４０に対応する所定の間隔４２を確保して平行に位置決めする。この状態で接続板１３、１７側からレーザ照射７０をし、接続板１３と陽極端子１０、接続板１７と陰極端子１４を接続する。これにより、封口板２２にある陽極端子１０には接続板１３、陰極端子１４には接続板１７が一体化される。

(5) 第３の接続工程（ステップＳ１５）

この第３の接続工程では、封口板２２の陽極端子１０上の接続板１３とコンデンサ素子４側の陽極集電板１２との接続、封口板２２の陰極端子１４上の接続板１７とコンデンサ素子４側の陰極集電板１６との接続である。

図９に示すように、コンデンサ素子４側の陽極集電板１２及び陰極集電板１６の上面に封口板２２にある接続板１３、１７を重ね、各接続面部４４、４８を一致して位置決めし、レーザ照射７２をすることにより、レーザ溶接により接続板１３と陽極集電板１２、接続板１７と陰極集電板１６を接続する。これにより、コンデンサ素子４の陽極部６に封口板２２の陽極端子１０、コンデンサ素子４の陰極部８に封口板２２の陰極端子１４が接続され、コンデンサ素子４の各電極が外部端子に接続される。

ここで、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を長く取ると、その分抵抗が増えてしまうとともに、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法が大きくなってしまうため、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を極力短くしている。このような小スペースにおいて、陽極端子１０（及び接続板１３）及び陰極端子１４（及び接続板１７）と、陽極集電板１２及び陰極集電板１６とを接続するために、既述の通り、接続面部４４，４８とで共通の同一面を形成し、この部位に局所的に溶接可能なレーザ照射にて溶接することで溶接の簡易化及び強化が図られている。ここで、陽極集電板１２及び陰極集電板１６、接続板１３、１７の厚み（各接続面部４４、４８の高さ寸法）は、それぞれ０．５〔ｍｍ〕〜５〔ｍｍ〕の範囲で設定されており、これによると、レーザ溶接が可能な寸法で且つ内部抵抗が増大され難く、また、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法を短くすることができる。

なお、陽極集電板１２、陰極集電板１６において、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８との接続領域と、陽極側の接続板１３と陰極側の接続板１７との接続領域とが異なる位置に設定されているので、各電極部と集電板、各接続板と集電板との接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化、接続の強化等、電気的特性を高めることができる。

(6) 電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１６）

この工程では、コンデンサ素子４に電解液を含浸させ、そのコンデンサ素子４を外装ケース２０に収容し、外装ケース２０を封口板２２で封口する。

外装ケース２０の封口では、開口端部３４のカーリング処理により封止し、製品である電気二重層コンデンサ２（図１）が完成する。

このような製造工程によれば、既述の電気二重層コンデンサ２を容易に製造でき、端子接続工程の簡略化を図ることができ、第１の実施の形態で述べた通りの効果を有するコンデンサを実現できる。

以上説明した第２の実施の形態の電気二重層コンデンサ２の特徴事項や利点を列挙すれば以下の通りである。

(1) コンデンサ素子４の一端面側に陽極体６０の基材で陽極部６、陰極体８０の基材で陰極部８が形成され、陽極部６と陽極端子１０とが陽極集電板１２及び接続板１３を介して接続され、陰極部８と陰極端子１４とが陰極集電板１６及び接続板１７を介して接続されるので、端子接続のシンプル化が図られている。しかも、接続を容易化することができる。

(2) 外装ケース２０の空間部２４内に接続部の占める空間専有率が極めて低い。即ち、封口板２２の陽極端子１０、陰極端子１４に接続板１３、１７を接続し、各接続板１３、１７を用いて陽極部６と陽極端子１０、陰極部８と陰極端子１４との接続をするので、各陽極端子１０及び陰極端子１４の接続に必要な長さを短くすることができ、接続空間を狭小化できるとともに、コンデンサ素子４の低抵抗化に寄与する。また、接続のための専有空間を小さくできるので、外装ケース２０内のコンデンサ素子４の占める割合を大きくできる等、同一の静電容量であれば、電気二重層コンデンサ２の小型化や、軽量化を図ることができる。

(3) 外装部材である封口板２２には、コンデンサ素子４が強固に支持されている。即ち、陽極端子１０及び陰極端子１４に陽極集電板１２、陰極集電板１６を介してコンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８のレーザ溶接により、強固に固定されるので、コンデンサ素子４の支持強度が高められている。この結果、機械的に堅牢な支持構造が構成され、製品の耐震性を高めることができる。

(4) 巻回素子であるコンデンサ素子４に巻回されている陽極体６０から複数の側縁部を集合させて陽極部６が形成され、この陽極部６を陽極集電板１２にレーザ溶接し、同様に、陰極体８０から複数の側縁部を集合させて陰極部８が形成され、この陰極部８を陰極集電板１６にレーザ溶接しているので、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化を図ることができ、等価直列抵抗の低い製品を提供できる。

(5) 陽極集電板１２及び陰極集電板１６とともに、接続板１３、１７を用いたので、コンデンサ素子４にタブを接続する必要がない。

(6) 陽極集電板１２又は陰極集電板１６と、外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）側の接続板１３、１７との側面の同一面化しているので、両者に対するレーザ照射を安定でき、接続の完全化及び信頼性を高めることができる。

(7) レーザ照射時にシールドガスを用いれば、レーザ熱や、飛翔するスパッタからコンデンサ素子４を防護でき、コンデンサ素子４及び製品であるコンデンサ２の特性劣化を防止でき、信頼性を向上させることができる。

〔第３の実施の形態〕

第３の実施の形態は集電板と接続板とを同一周面に形成し、共通接続面とした構成である。

この実施の形態について、図１０を参照する。図１０は第３の実施の形態に係る接続部を示す図である。

第１及び第２の実施の形態では、陽極集電板１２、陰極集電板１６及び接続板１３、１７の側面にフラット面を成す接続面部４４、４８を形成しているが、これに限定されない。この第３の実施の形態では、陽極集電板１２、陰極集電板１６及び接続板１３、１７を半円形状に形成し、接続面部４４、４８を各側面部の周面部に設定したものである。係る構成とすれば、円周面であるが故に同一半径の周面部が形成され、各溶接面部を共通化でき、位置決めによって接続精度が低下するのを抑制することができる。即ち、位置決め精度に無関係に接続精度を高めることができる。

〔第４の実施の形態〕

第４の実施の形態は、封口板、外部端子又は集電板の何れかに位置決め手段を設け、位置決め手段で外部端子と集電板及び接続板との接続位置を決定することを開示している。

第４の実施の形態について、図１１を参照する。図１１は第４の実施の形態に係る封口板を示し、Ａは背面側から見た封口板、Ｂは封口板で位置決めされた陽極集電板及び陰極集電板を示している。

この実施の形態の封口板２２の背面側には、図１１のＡに示すように、陽極端子１０及び陰極端子１４との間にある空間部に絶縁材料からなる位置決め凸部７１が形成されている。この位置決め凸部７１は、接続板１３、１７を位置決めする手段であって、コンデンサ素子４（図１）の巻回中心部５６に向けて突出させている。この位置決め凸部７１は、円柱状部７３と、一対の平板状立壁部７５とを備えている。円柱状部７３は、陽極集電板１２と陰極集電板１６のそれぞれの円弧状切欠部６２（図６）の円弧に対応する柱体部である。平板状立壁部７５は、円柱状部７３を備え、この円柱状部７３を中心に陽極集電板１２及び陰極集電板１６の間隔４２を維持する平板状立壁部７５を左右に備えている。

この位置決め凸部７１に対応するため、接続板１３、１７には、対向面側の中心部に陽極集電板１２及び陰極集電板１６と同様の円弧状切欠部６３を備えている。この円弧状切欠部６３の内径は、円柱状部７３の外周径と一致している。従って、円弧状切欠部６３を位置決め凸部７１の円弧状切欠部６３に一致させることにより、各接続板１３、１７を所定位置に位置決めすることができる。

このような位置決め凸部７１を備えた封口板２２を備えれば、図１１のＢに示すように、位置決め凸部７１で陽極集電板１２及び陰極集電板１６を所定位置に位置決めするとともに、陽極集電板１２及び陰極集電板１６を通過して突出する位置決め凸部７１により、陽極集電板１２及び陰極集電板１６上に重ねられた接続板１３、１７を位置決めし、同様に、間隔４２を所定幅ｗに維持することができる。即ち、位置決め凸部７１の円柱状部７３では陽極集電板１２及び陰極集電板１６の円弧状切欠部６２を嵌合させ、各平板状立壁部７５の側面に各陽極集電板１２及び陰極集電板１６を接することにより、陽極集電板１２及び陰極集電板１６が所定位置に位置決めされる。この位置決めにより、接続板１３、１７の接続面部４８と、集電板１２、１６側の接続面部４４とをそれぞれ一致させることができ、レーザ照射による接続の安定化を図り、接続精度を高めることができるとともに、位置決め凸部７１によって、陽極部６及び陰極部８が確実に絶縁隔離される。

なお、この実施の形態では、封口板２２側に位置決め凸部７１を形成したが、外部端子（陽極端子１０、陰極端子１４）又は集電板（陽極集電板１２及び陰極集電板１６）の何れかに位置決め手段を設けてもよい。斯かる構成によっても、位置決め手段で外部端子と集電板との接続位置を決めることができ、レーザ照射面を画一的に同一化でき、接続の安定化を図り、信頼性の高い接続を実現できる。

また、位置決め凸部７１で接続板１３、１７が位置決めされると、各接続面部４８は陽極端子１０又は陰極端子１４の側面部に形成された平坦接続面部７４に一致させることができ、連続した平坦面を形成する。これにより、レーザ溶接が容易化し、接続強度を高めることができる。

〔第５の実施の形態〕

第５の実施の形態は外装部材にある外部端子と接続板との位置決め精度を高める構成である。

この実施の形態について、図１２を参照する。図１２は第５の実施の形態に係る外部端子及び接続板を示している。

上記実施の形態では、陽極端子１０、陰極端子１４を円柱状に形成し、接続板１３、１７にはその端面形状に合わせて円形の凹部４６を形成しているが、これに限定されない。この第５の実施の形態においても、既述した通り、陽極端子１０、陰極端子１４の周面部に平坦状に切欠いた平坦側面部７４を形成し、この平坦側面部７４に対応した凹部７６を接続板１３、１７に形成してもよい。凹部７６は、平坦側面部７４を弦とする円弧状凹部とすればよい。係る構成では、凹部７６に陽極端子１０又は陰極端子１４が挿入される際に平坦側面部７４で容易に位置決めすることができ、封口板２２に高精度に位置決めされた接続板１３、１７を取り付けることができる。これにより、接続板１３、１７の接続面部４８と、集電板１２、１６側の接続面部４４とを高精度に位置決めすることができ、溶接による接続精度を高めることができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、接続板１３、１７に陽極端子１０、陰極端子１４の端面形状に合致する凹部４６（図２）を形成したが、これに限定されない。凹部４６を形成せず、各接続板１３、１７の上面を平坦面としてもよい。斯かる構成とすれば、凹部７６等を形成しない分だけ接続板１３、１７の単純化できるとともに、陽極端子１０、陰極端子１４の端子長を短くでき、接続構造の単純化を図ることができる。

(2) 上記実施の形態では、コンデンサ素子として巻回素子を例示したが、巻回素子に限定されない。積層型素子や固体素子であってもよい。

(3) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の素子端面の一方（同一面）に陽極部６及び陰極部８を 備えて外部端子に接続する構成を開示しているが、一方の素子端面に陽極部、他方の素子端面に陰極部を備える構成としてもよい。

(4) 上記実施の形態では、電気二重層コンデンサ２を例示したが、本発明はこれに限定されない。同一の構造及び方法は、電解コンデンサにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。

(5) 上記実施の形態では、陽極部と陰極部との間に絶縁間隔を設置しているが、この絶縁間隔に絶縁部材を設置してもよい。

(6) 上記実施の形態では、集電板１２、１６及び接続板１３、１７の各接続面部４４、４８、フラット面としたが、本発明はこれに限定されない。各接続面部４４、４８が共通する共通の同一面を形成すればよいため、曲面であってもよい。この接続面部４４，４８の位置についても、コンデンサ素子４の外周縁近傍であればよい。

(7) 上記実施の形態では、陽極部６及び陰極部８を半円形状に形成したが、本発明はこれに限定されない。実施の形態で示した陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃのうち、陽極集電板１２と陰極集電板１６と接続する区画部６Ｂ、６Ｃ及び８Ｂ、８Ｃのみ張り出して形成し、陽極部の６Ａ及び陰極部の８Ａは張り出さなくてもよい。

(8) 上記実施の形態では、集電板の異なる位置として３分割された区分により、陽極部６及び陰極部１０との素子接続領域である区画部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂと、１６Ｃ、接続板接続領域である区画部１２Ａ又は１６Ａとが集電板の表裏面に設定され、水平方向に異なる位置に設定しているが、これに限定されない。集電板の一部に素子接続領域（レーザ照射接続部６４）を設定し、その他の部位に接続板接続領域（溶接接続部１８）を設定してもよい。即ち、集電板の表裏面で溶接位置が異なれば、素子接続領域と接続板接続領域が近接していてもよい。つまり、素子接続領域である区画部１２Ｂにおいてレーザ照射接続部６４と集電板の表裏面で溶接位置が重ならない部位に溶接接続部１８を設定してもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のコンデンサ及びその製造方法は、端子接続構造や接続工程の簡略化に寄与し、コンデンサの低抵抗化を図ることができ、生産性や信頼性を高めることができ、有益である。

２ 電気二重層コンデンサ
４ コンデンサ素子
６ 陽極部
６０ 陽極体
８ 陰極部
８０ 陰極体
１０ 陽極端子
１２ 陽極集電板
１３、１７ 接続板
１４ 陰極端子
１６ 陰極集電板
１８ 溶接接続部
２０ 外装ケース
２２ 封口板
２４ 空間部
２６ ベース部
２８ 封止部
３２ 加締め段部
３４ 開口端部
３６ 透孔
３８ 圧力開放機構
４０ 絶縁間隔
４２ 間隔
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 接続部
４４、４８ 接続面部

Claims (5)

1. コンデンサ素子の電極から前記コンデンサ素子の素子端面に導出された電極張出し部に接続された集電板と、
   前記コンデンサ素子を収容する外装ケースの封口体に設置された外部端子と、
   前記集電板と前記外部端子との間に設置され、前記外部端子に接続されるとともに前記集電板に接続された接続板と、
   を備えたことを特徴とするコンデンサ。
2. 前記電極張出し部と前記集電板の接続、前記外部端子と前記接続板の接続、前記接続板と前記集電板の接続の何れか又は２以上は溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記接続板は前記外部端子の接続を位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンデンサ。
4. 前記電極張出し部に接続された前記集電板、前記外部端子に接続された前記接続板のそれぞれの側面部に溶接接続面を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のコンデンサ。
5. コンデンサ素子の電極から前記コンデンサ素子の素子端面に導出された電極張出し部に集電板を接続する工程と、
   前記コンデンサ素子を収容する外装ケースの封口体に設置された外部端子に接続板を接続する工程と、
   前記集電板と前記接続板とを接続する工程と、
   を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。

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